Modeling Colitis geassocieerde kanker met Azoxymethaan (AOM) en dextransulfaat natrium (DSS)
Summary
We tonen een protocol waarbij toediening van het genotoxisch azoxymethaan (AOM), gevolgd door drie cycli van het pro-ontstekingsmiddel dextransulfaat natrium (DSS) snel en efficiënt genereert colon tumoren in muizen met morfologische en moleculaire overeenkomsten met die van menselijke colitis geassocieerde kanker.
Abstract
Personen met inflammatoire darmziekte (IBD) zoals ziekte van Crohn (CD) en colitis ulcerosa (UC) hebben een verhoogd risico op colorectale kanker (CRC) over gezonde individuen. Dit risico is evenredig met de duur en mate van de ziekte, met een cumulatieve incidentie zo hoog als 30% in personen met langdurige UC met wijdverspreide colon bij 1. Colonic dysplasie in IBD en colitis geassocieerde kanker (CAC) worden verondersteld te ontwikkelen als gevolg van herhaalde cycli van epitheelcel en herstel terwijl deze cellen baden in een chronische inflammatoire cytokine milieu. 2 Terwijl spontane colitis-geassocieerde kankers delen de eigenschap dat adenocarcinomen, wordt de sequentie van de onderliggende moleculaire gebeurtenissen verondersteld anders. 3 Dit onderscheid pleit de noodzaak van specifieke diermodellen voor CAC.
Verschillende muismodellen momenteel bestaan voor de studie van CAC. Dextraansulfaat Sodium (DSS), een middel met directe toxische effecten op het colonepitheel, worden toegediend in het drinkwater aan muizen in meerdere cycli een chronische inflammatie maken. Bij voldoende tijd, zullen sommige van deze muizen tumoren ontwikkelen. 4 tumor ontwikkeling versneld in dit model, indien toegediend in een pro-carcinogene setting. Deze omvatten muizen met genetische mutaties in tumorigenese pathways (APC, p53, MSH2), en muizen voorbehandeld met genotoxische agentia (azoxymethane [AOM], 1,2-dimethylhydrazine [DMH]). 5
De combinatie van DSS met AOM als een model voor colitis bijbehorende kanker heeft aan populariteit gewonnen voor zijn reproduceerbaarheid, potentie, lage prijs, en gebruiksgemak. Hoewel ze hebben een gedeelde mechanisme is AOM bevonden meer potent en stabiel in oplossing dan DMH. Terwijl tumorontwikkeling in andere modellen vereist in het algemeen enkele maanden muizen geïnjecteerd met AOM en vervolgens behandeld met DSS ontwikkelen adequate tumoren in eens slechts 7-10 weken. 6, 7 Tenslotte AOM en DSS kan worden toegediend aan muizen van elke genetische achtergrond (knock-out transgene, etc.) zonder kruisingen een specifieke tumorigene stam. Hier, demonstreren we een protocol voor ontsteking aangedreven colon tumorigenese in muizen met behulp van een enkele injectie van AOM gevolgd door drie zevendaagse cycli van DSS gedurende een periode van 10 weken. Dit model induceert tumoren met histologische en moleculaire veranderingen vertoont die voorkomt in de menselijke CAC en geeft een zeer waardevol model voor de studie van oncogenese en chemopreventie in deze ziekte. 8
Protocol
Discussion
Behandeling van muizen met AOM en DSS snel en doeltreffend modellen humane colitis-geassocieerde kanker. Hypothesen betreffende erfelijke factoren die colitis-geassocieerde kankers kunnen gemakkelijk worden bestudeerd met genetisch gemanipuleerde muizen. 13, 16 Ook het effect van farmacologische targets in colitis-geassocieerde kanker kan worden bestudeerd door gebruik wild-type muizen.
Hoewel dit model wordt zeer gewaardeerd door degenen die geïnteresseerd zijn in de studie van …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd deels gefinancierd door DK089016 en L30 RR030244 (MAC), CA153036 (AS) en P30-DK52574 (aan de Washington University Maag Lever Darm Onderzoek Core). AIT was een Howard Hughes Medical Institute Medical Research Training Fellow.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| C57BL/6J Mice | Jackson Laboratory | 000664 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma Aldrich | A5486-100MG | Stock solution: dilute to 10 mg/ml in distilled water to be kept at -20 °C as 0.5 – 1 ml aliquots.
Working solution: dilute stock to 1 mg/ml in isotonic (0.9%) saline |
| Dextran Sulfate Sodium (DSS) | TdB Consultancy | DB001 | MW 40 kDa (36-50 kDa preparations from other sources are acceptable; The same lot should be used for a single experiment)6 |
| Coloview miniendoscopic system | Karl Storz | Multiple | See Becker et al. for detailed explanation of equipment and setup.11 |
| TPP Rapid FILTERMAX 500 ml Bottle-Filter, 0.22 μm PES | Midwest Scientific | TP99500 | Any standard tissue culture filter is acceptable |
| Ethyl Alcohol 200 Proof ASC/USP | Pharmaco-AAPER (or other) | 11ACS200 | Dilute to 70% in distilled water |
| Isoflurane, USP | Butler Animal Health Supply | 4029405 | Place mouse in glass jar with gauze or a small cloth soaked in anesthetic |
| 18G Straight Gavage Needle | Braintree Scientific | N-008 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5493 | Dilute to 1X (0.01 M) in distilled water |
| Cold Tray (Tissue Tek II Cold Plate) | Fisher Scientific | NC9491941 | Store at -20 °C |
| ImageJ Software | NIH (free download) | http://rsbweb.nih.gov/ij/ | |
| Formaldehyde (37%) | Fisher Scientific | F79-500 | Dilute to 10% in PBS |
| BD Bacto Agar | Fisher Scientific | DF0140-01-0 | Use hotplate to create 2% solution in distilled water |
| Miltex Eye Dressing Forceps | MedPlus Inc. | 18-780 | |
| Miltex Eye Scissors | MedPlus Inc. | 18-1430 | Curved points prevent damage to colon during opening. |
| Alcian Blue 8GX (powder) | Sigma Aldrich | A5268 | Add 1 g powder to 100 ml 3% acetic acid (3 ml glacial acetic acid + 97 ml distilled water) |
| 1 mL Tuberculin syringe with attached 26 G x 3/8 in intradermal bevel needle | BD | 305946 | For injection of AOM |
References
- Ekbom, A. Ulcerative colitis and colorectal cancer. A population-based study. N. Engl. J. Med. 323, 1228-1233 (1990).
- Terzic, J. Inflammation and colon cancer. Gastroenterology. 138, 2101-2114 (2010).
- Ullman, T. A., Itzkowitz, S. H. Intestinal inflammation and cancer. Gastroenterology. 140, 1807-1816 (2011).
- Okayasu, I. Dysplasia and carcinoma development in a repeated dextran sulfate sodium-induced colitis model. J. Gastroenterol. Hepatol. 17, 1078-1083 (2002).
- Kanneganti, M., Mino-Kenudson, M., Mizoguchi, E. Animal models of colitis-associated carcinogenesis. J. Biomed. Biotechnol. 342637, (2011).
- Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nat. Protoc. 2, 1998-2004 (2007).
- Tanaka, T. A novel inflammation-related mouse colon carcinogenesis model induced by azoxymethane and dextran sodium sulfate. Cancer Sci. 94, 965-973 (2003).
- De Robertis, M. The AOM/DSS murine model for the study of colon carcinogenesis: From pathways to diagnosis and therapy studies. J. Carcinog. 10, 9 (2011).
- Wirtz, S. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat. Protoc. 2, 541-546 (2007).
- Cooper, H. S. Clinicopathologic study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis. Lab Invest. 69, 238-249 (1993).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nat. Protoc. 1, 2900-2904 (2006).
- Becker, C., Fantini, M. C., Wirtz, S., Nikolaev, A., Kiesslich, R., Lehr, H. A., Galle, P. R., Neurath, M. F. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Shaker, A. Epimorphin deletion protects mice from inflammation-induced colon carcinogenesis and alters stem cell niche myofibroblast secretion. J. Clin. Invest. 120, 2081-2093 (2010).
- Boivin, G. P. Pathology of mouse models of intestinal cancer: consensus report and recommendations. Gastroenterology. 124, 762-777 (2003).
- Cooper, H. S. Dysplasia and cancer in the dextran sulfate sodium mouse colitis model. Relevance to colitis-associated neoplasia in the human: a study of histopathology, B-catenin and p53 expression and the role of inflammation. Carcinogenesis. 21, 757-768 (2000).
- Yoshida, Y. The forkhead box M1 transcription factor contributes to the development and growth of mouse colorectal cancer. Gastroenterology. 132, 1420-1431 (2007).
- Suzuki, R. Strain differences in the susceptibility to azoxymethane and dextran sodium sulfate-induced colon carcinogenesis in mice. Carcinogenesis. 27, 162-169 (2006).
- Mahler, M. Differential susceptibility of inbred mouse strains to dextran sulfate sodium-induced colitis. Am. J. Physiol. 274, 544-551 (1998).
- Nambiar, P. R. Preliminary analysis of azoxymethane induced colon tumors in inbred mice commonly used as transgenic/knockout progenitors. Int. J. Oncol. 22, 145-150 (2003).
- Tanaka, T. Colorectal carcinogenesis: Review of human and experimental animal studies. J Carcinog. 8, (2009).
- Ciorba, M. A. Induction of IDO-1 by immunostimulatory DNA limits severity of experimental colitis. J. Immunol. 184, 3907-3916 (2010).
- Kerr, T. A. Dextran sodium sulfate inhibition of real-time polymerase chain reaction amplification: A poly-A purification solution. Inflamm. Bowel Dis. 18, 344-348 (2012).
- Tang, Y. is required for resection-induced changes in apoptosis, proliferation, and members of the extrinsic cell death pathways. Gastroenterology. 126, 220-230 (2004).
